6.1 Расчёт таблиц материальных графов «Количество и состав». Поток 1 (Сырьё).

Таблица 6.1

№ П/П	наименование	%, вес	М	Кг/ч	Кмоль/ч	%, Мол.
1.	Н2	0,2	2	44,37	22,185	3,50
2.	СН4	9,4	16	2085,21	130,33	20,52
3.	С2 Н4	11,2	28	2484,51	88,73	13,97
4.	С2 Н6	1,4	30	310,56	10,352	1,65
5.	С3 Н6	56,6	42	12555,64	298,94	47,08
6.	С3 Н8	4,8	44	1064,79	24,20	3,86
7.	н-С4 Н10	13,1	58	2905,99	50,10	7,8
8.	С5 (по н-пентану)	3,2	72	709,86	9,86	1,58
9	Бензол	0,1	78	22,18	0,28	0,04
Итого		100		22180,1	634,98	100

6.2. Расчёт основных материальных потоков

6.2.1. Материальный поток №3, газ из сепаратора С-1

Исходные данные:

• температура, ⁰С - 16 или 289 ⁰К;

• давление, МПа - 1,16 МПа

№ П/П	НАИМЕ-НОВ- АНИЕ	%, вес	х, вес	М	Кг/ч	Кмоль/ч	%, Мол.	Крит. параметра		Х^`
								t,^0С	Р, МПа
1.	Н2	0,2	0,002	2	44,37	22,185	3,50	-239,88	1,28	0,035
2.	СН4	9,4	0,094	16	2085,21	130,33	20,52	-82,09	4,58	0,2052
3.	С2 Н4	11,2	0,112	28	2484,51	88,73	13,97	9,91	5,05	0,1397
4.	С2 Н6	1,4	0,014	30	310,56	10,352	1,65	32,31	4,82	0,0163
5.	С3 Н6	56,6	0,566	42	12555,64	298,94	47,08	91,81	4,56	0,4708
6.	С3 Н8	4,8	0,048	44	1064,79	24,20	3,86	96,81	4,20	0,0381
7.	н-С4 Н10	13,1	0,131	58	2905,99	50,10	7,8	152,01	3,75	0,078
8.	С5 (по н-пентану)	3,2	0,032	72	709,86	9,86	1,58	196,61	3,33	0,0156
9	Бензол	0,1	0,001	78	22,18	0,28	0,04	289,51	4,86	0,0004
Итого		100	1		22180,1	634,98	100			1

Таблица 2 Покомпонентный расход охлаждённой углеводородной смеси

Таблица 6.1Количество и состав потока №3

Компоненты сырья	Состав сырья, мольная доля, ci	ki при Tf = 289 К f=1,14106 Па (11,4атм).	1+ e (ki – 1) (e=0,999)	xi^” =	yi^”= ki x^’i
Н2	0,002	60	1,0059	0,0619	3,714
СН4	0,094	14	1,0013	0,1183	1,6562
С2 Н4	0,112	4,3	1,00033	0,50533	2,172919
С2 Н6	0,566	2,7	1,00017	0,14527	0,392229
С3 Н6	0,048	1,1	1,00001	0,14681	0,161491
С3 Н8	0,131	0,9	0,99999	0,00839	0,007551
н-С4 Н10	0,032	0,3	0,99993	0,02043	0,006129
С5 (по н-пентану)	0,001	0,1	0,99991	0,00111	0,000111
Итого	1			1,00	8,11063

При достижении равенства каждой суммы единице в переделах ошибки не более 1,0% расчёт заканчивается. В данном случае мольная доля отгона e^” = 0,999. Это значит, что 99,9% средней мольной массы сырья при данных условиях переходят в газовую фазу и парожидкостной поток со средней мольной массой М_ср разделяется в сепараторе на два потока:

• №2 – газ в количестве 0,999М_ср и

• №3 – жидкость в количестве (1-0,999) М_ср или 0,001М_ср

На основании расчёта, делаем вывод, что после сепаратора С1 жидкая фаза отсутствует

Расчёт сепараторов С2 и С3 производится аналогично.

Жидкая фаза после сепаратора С2 отсутствует

После сепаратора С3 выделяется жидкий поток № и газовый поток №, результаты вычислений сведены в таблицу :

Таблица материальный баланс сепаратора С3

Наимено- вание	Поток на входе (сырьё)		Поток № (газ)		Поток № (жидкость)
	Расход, кг в час	Состав, % масс	Расход, кг в час	Состав, % масс	Расход, кг в час	Состав, % масс
Н2	44,37	0,2	41.48	0,2	8,340	0,11
СН4	2085,21	9,4	1942,50	8.3	234,450	3,00
С2 Н4	2484,51	11,2	2484,51	11,2	1127,683	14,41
С2 Н6	310,56	1,4	275.78	1,4	614,692	7,86
С3 Н6	12555,64	56,6	11675,64	56,6	2489,756	31,82
С3 Н8	1064,79	4,8	1064,79	4,8	178,537	2,28
н-С4 Н10	2905,99	13,1	3140.56	15,1	1901,279	24,30
н-С5 Н12	709,86	3,2	780,86	4.5	1003,500	12,82
C6H6	22,18	0,1	33,58	0,3	222,098	2,84
Итого	22183,1	100	16776,038	100	7824,901	100

6.2.3. Поток №49. Жидкость с верха колонны К8.

1. Исходные данные

Питанием колонны является жидкая и газообразная фаза из сепаратора С3 (потоки №№ и )

Таблица . Количество и состав питания.

№ п/п	Наименование	Состав питания % мол	Мол. масса Mi	Состав питания в мас. долях
						Кг/час
1	Н2	0,2	2	3,50	44,37
2	СН4	9,4	16	20,52	2085,21
3	С2 Н4	11,2	28	13,97	2484,51
4	С2 Н6	1,4	30	1,65	310,56
5	С3 Н6	56,6	42	47,08	12555,64
6	С3 Н8	4,8	44	3,86	1064,79
7	н-С4 Н10	13,1	58	7,8	2905,99
8	н-С5 Н12	3,2	72	1,58	709,86
9	C6H6	0,1	78	0,04	22,18
ИТОГО		100,00		1,0	22183,1

2. Методика

2.1. По заданным производительности и составу сырья определяем массовые и мольные количества всех компонентов.

2.2. Из уравнений материальных балансов всего объёма колонны, записанных по общему количеству потоков и по каждому компоненту, определяем количества и составы дистиллята и остатка.

3. Расчёт

Количество и состав дистиллята и остатка.

Расчёт производится на 4960,619 кмоль сырья. Составы изображены в мольных долях. Условно принимаем, что содержание Н₂ в остатке, а С₂Н₆ – С₆Н₆ в дистилляте равно нулю.

Т.е. х^”_R1,R2= 0; y”_D(4÷10)= 0 (здесь и дальше х^” и y” – мольные доли компонентов соответственно в жидкости и парах, индекс R относится к остатку, индекс D – к дистилляту, индекс 1,2,3… - соответственно к водороду, метану, этану и т.д., индекс G – к сырью).

Запишем уравнение материального баланса для всей колонны по общему количеству молей потоков и по каждому компоненту:

G = D + R (1)

Gc^’₁ = D_*y’_D1 + R_*x’_R1 (2)

Gc^’₂ = D_*y^’_D2 + R_*x’_R2 (3)

Gc^’₃ = D_*y^’_D3 + R_*x’_R3 (4)

Gc^’₄ = D_*y^’_D4 + R_*x’_R4 (5)

Gc^’₅ = D_*y^’_D5 + R_*x’_R5 (6)

Gc^’₆ = D_*y^’_D6 + R_*x’_R6 (7)

Подставляя в эти уравнения известные нам величины и исключая R из уравнений (2) – (8) с помощью (1), получим:

308,985*0.017 = D_*y’_D1 + (308,985-D)_*0 (2’)

308,985*0.054 = D_*0,029 + (308,985-D)_*x’_R2 (3’)

308,985*0.017 = D_*0 + (308,985-D)_*x’_R3 (4’)

308,985*0.631 = D_*0 + (308,985-D)_*x’_R4 (5’)

308,985*0.054 = D_*0 + (308,985-D)_*x’_R5 (6’)

308,985*0.207 = D_*0 + (308,985-D)_*x’_R6 (7’)

308,985*0.018 = D_*0 + (308,985-D)_*x’_R7 (8’)

Суммируя (3^’) - (8^’) получаем:

303,670 = D_*0,029 + (308,985 – D) _*(x’_R2 + x’_R3+ x’_R4+ x’_R5+ x’_R6+ x’_R7+ )

но по условию разделения известно, что

x’_R2 + x’_R3+ x’_R4+ x’_R5+ x’_R6+ x’_R7 = 1

Следовательно:

303,670= 0,029*D + 308,985 – D

Откуда:

D = 5,475 кмоль/час, а

R = 308,985-5,475 =303,510 кмоль/час

Мольные доли остальных компонентов в дистилляте и остатке:

Из (2^’): y^’_D1 = 5,315 : 5,475 = 0,971

Из (3^’): х^’_R2 = 16,652 : 303,510 = 0,054

Из (4^’): x^’_R3 = 5,292 : 303,510 = 0,017

Из (5^’): x’_R4 = 195,047 : 303,510 = 0,643

Из (6^’): x’_R5 = 16,655 : 303,510 = 0,055

Из (7^’): x^’_R6 = 64,102 : 303,510 = 0,211

Из (8^’): x’_R7 = 5,456 : 303,510 = 0,018

Пересчёт мольных расходов и долей в массовые ведётся по известной методике.

Результаты вычислений сведём в таблицы

Таблица . Материальный баланс колонны деметанизации (К1)

Компоненты	Питание, Кмоль/час	Дистиллят D, Поток №		Остаток R, Поток №
		Состав, % мол	Расход, Кмоль/час	Состав, % мол	Расход, Кмоль/час
Н2	22,185	0,02	73,5	-	-
СН4	130,33	20,24	159,05	-	-
С2 Н4	88,73	79,74	284,89	59,63	29,03
С2 Н6	10,352	-	-	15,54	11,24
С3 Н6	298,94	-	-	16,14	15,52
С3 Н8	24,20	-	-	0,99	7,08
н-С4 Н10	50,10	-	-	5,25	37,60
н-С5 Н12	9,86	-	-	1,99	14,21
C6H6	0,28	-	-	0,40	2,85
Итого	634,98	100	517,44	100	117,54

Таблица . Состав и производительность потоков.

Компоненты	Поток №		Поток №
	Состав, %масс	Расход, Кг/час	Состав, %масс	Расход, Кг/час
Н2	33,08	6823,944	-	-
СН4	66,82	13781,690	-	-
С2 Н4	0,1	20,626	49,96	11977,026
С2 Н6	-	-	13,95	3345,070
С3 Н6	-	-	20,28	4861,502
С3 Н8	-	-	1,30	312,207
н-С4 Н10	-	-	9,12	2185,446
н-С5 Н12	-	-	4,28	1025,822
C6H6	-	-	0,93	223,005
Итого	100	20626,260	100	23974,679

Расчёт колонн К2-К аналогичен расчёту колонны выделения метана, результаты расчётов сведены в таблицы:

Таблица . Материальный баланс колонны деэтанизации (К2)

Компоненты	Питание, Кмоль/час	Дистиллят D, Поток №		Остаток R, Поток №
		Состав, % мол	Расход, Кмоль/час	Состав, % мол	Расход, Кмоль/час
Н2	-	-	-	-	-
СН4	-	-	-	-	-
С2 Н4	426,931	79,28	426,931	-	-
С2 Н6	111,243	20,66	111,243	-	-
С3 Н6	115,528	0,07	0,364	64,92	115,164
С3 Н8	7,080	-	-	3,99	7,080
н-С4 Н10	37,600	-	-	21,19	37,600
н-С5 Н12	14,218	-	-	8,01	14,218
C6H6	2,855	-	-	1,61	2,855
Итого	715,939	100	538,538	100	177,400

Таблица . Состав и производительность потоков .

Компоненты	Поток №		Поток №
	Состав, %масс	Расход, Кг/час	Состав, %масс	Расход, Кг/час
Н2	-	-	-	-
СН4	-	-	-	-
С2 Н4	78,09	11977,026	-	-
С2 Н6	21,81	3345,070	-	-
С3 Н6	0,10	15,337	56,11	4846,165
С3 Н8	-	-	3,61	312,207
н-С4 Н10	-	-	25,30	2185,446
н-С5 Н12	-	-	11,88	1025,822
C6H6	-	-	2,58	223,005
Итого	100	15337,434	100	8637,245

Таблица . Материальный баланс колонны разделения ЭЭФ (К3)

Компоненты	Питание, Кмоль/час	Дистиллят D, Поток №		Остаток R, Поток №
		Состав, % мол	Расход, Кмоль/час	Состав, % мол	Расход, Кмоль/час
Н2	-	-	-	-	-
СН4	-	-	-	-	-
С2 Н4	426,931	99,9	426,931	-	-
С2 Н6	111,243	0,1	0,399	99,67	110,844
С3 Н6	0,364	-	-	0,33	0,364
С3 Н8	-	-	-	-	-
н-С4 Н10	-	-	-	-	-
н-С5 Н12	-	-	-	-	-
C6H6	-	-	-	-	-
Итого	538,538	100	427,329	100	111,209

Таблица . Состав и производительность потоков.

Компоненты	Поток №		Поток №
	Состав, %масс	Расход, Кг/час	Состав, %масс	Расход, Кг/час
Н2	-	-	-	-
СН4	-	-	-	-
С2 Н4	99,9	11977,026	-	-
С2 Н6	0,1	11,989	99,54	3333,081
С3 Н6	-	-	0,46	15,337
С3 Н8	-	-	-	-
н-С4 Н10	-	-	-	-
н-С5 Н12	-	-	-	-
C6H6	-	-	-	-
Итого	100	11989,015	100	3348,419

Таблица . Материальный баланс колонны депропанизации (К4)

Компоненты	Питание, Кмоль/час	Дистиллят D, Поток №		Остаток R, Поток №
		Состав, % мол	Расход, Кмоль/час	Состав, % мол	Расход, Кмоль/час
Н2	-	-	-	-	-
СН4	-	-	-	-	-
С2 Н4	-	-	-	-	-
С2 Н6	-	-	-	-	-
С3 Н6	115,164	94,14	115,164	-	-
С3 Н8	7,080	5,79	7,080	-	-
н-С4 Н10	37,600	0,07	0,089	69,88	49,443
н-С5 Н12	14,218	-	-	24,94	17,649
C6H6	2,855	-	-	4,37	3,091
Итого	174,061	100	122,333	100	70,754

Таблица . Состав и производительность потоков.

Компоненты	Поток №		Поток №
	Состав, %масс	Расход, Кг/час	Состав, %масс	Расход, Кг/час
Н2	-	-	-	-
СН4	-	-	-	-
С2 Н4	-	-	-	-
С2 Н6	-	-	-	-
С3 Н6	93,85	4846,165	-	-
С3 Н8	6,05	312,207	-	-
н-С4 Н10	0,1	5,164	62,77	2180,282
н-С5 Н12	-	-	29,53	1025,822
C6H6	-	-	6,42	223,005
Итого	100	5163,535	100	3473,710

Таблица . Материальный баланс колонны разделения ППФ (К5)

Компоненты	Питание, Кмоль/час	Дистиллят D, Поток №		Остаток R, Поток №
		Состав, % мол	Расход, Кмоль/час	Состав, % мол	Расход, Кмоль/час
Н2	-	-	-	-	-
СН4	-	-	-	-	-
С2 Н4	-	-	-	-	-
С2 Н6	-	-	-	-	-
С3 Н6	115,164	99,9	115,164	-	-
С3 Н8	7,080	0,1	0,110	98,74	6,970
н-С4 Н10	0,089	-	-	1,26	0,089
н-С5 Н12	-	-	-	-	-
C6H6	-	-	-	-	-
Итого	122,333	100	115,274	100	7,059

Таблица . Состав и производительность потоков.

Компоненты	Поток №		Поток №
	Состав, %масс	Расход, Кг/час	Состав, %масс	Расход, Кг/час
Н2	-	-	-	-
СН4	-	-	-	-
С2 Н4	-	-	-	-
С2 Н6	-	-	-	-
С3 Н6	99,9	4846,165	-	-
С3 Н8	0,1	4,851	98,35	307,356
н-С4 Н10	-	-	1,65	5,164
н-С5 Н12	-	-	-	-
C6H6	-	-	-	-
Итого	100	4851,016	100	312,519

Таблица . Материальный баланс колонны дебутанизации (К6)

Компоненты	Питание, Кмоль/час	Дистиллят D, Поток №		Остаток R, Поток №
		Состав, % мол	Расход, Кмоль/час	Состав, % мол	Расход, Кмоль/час
Н2	-	-	-	-	-
СН4	-	-	-	-	-
С2 Н4	-	-	-	-	-
С2 Н6	-	-	-	-	-
С3 Н6	-	-	-	-	-
С3 Н8	-	-	-	-	-
н-С4 Н10	49,443	99,9	37,511	-	-
н-С5 Н12	17,649	0,1	0,030	80,95	14,187
C6H6	3,091	-	-	16,29	2,855
Итого	70,754	100	37,541	100	17,527

Таблица . Состав и производительность потоков.

Компоненты	Поток №		Поток №
	Состав, %масс	Расход, Кг/час	Состав, %масс	Расход, Кг/час
Н2	-	-	-	-
СН4	-	-	-	-
С2 Н4	-	-	-	-
С2 Н6	-	-	-	-
С3 Н6	-	-	-	-
С3 Н8	-	-	-	-
н-С4 Н10	99,9	2180,282	-	-
н-С5 Н12	0,1	2,182	79,28	1023,639
C6H6	-	-	17,27	223,005
Итого	100	2182,465	100	1291,245

Таблица . Материальный баланс колонны депентанизации (К7)

Компоненты	Питание, Кмоль/час	Дистиллят D, Поток №		Остаток R, Поток №
		Состав, % мол	Расход, Кмоль/час	Состав, % мол	Расход, Кмоль/час
Н2	-	-	-	-	-
СН4	-	-	-	-	-
С2 Н4	-	-	-	-	-
С2 Н6	-	-	-	-	-
С3 Н6	-	-	-	-	-
С3 Н8	-	-	-	-	-
н-С4 Н10	-	-	-	-	-
н-С5 Н12	14,187	99,9	14,184	0,11	0,004
C6H6	2,855	0,1	0,013	85,35	2,842
Итого	17,527	100	14,197	100	3,330

Таблица . Состав и производительность потоков.

Компоненты	Поток №		Поток №
	Состав, %масс	Расход, Кг/час	Состав, %масс	Расход, Кг/час
Н2	-	-	-	-
СН4	-	-	-	-
С2 Н4	-	-	-	-
С2 Н6	-	-	-	-
С3 Н6	-	-	-	-
С3 Н8	-	-	-	-
н-С4 Н10	-	-	-	-
н-С5 Н12	99,9	1023,372	0,10	0,267
C6H6	0,1	1,024	83,19	221,980
Итого	100	1024,397	100	266,848